【文章內(nèi)容簡介】 力承受的, 從而使浮子可在錐管內(nèi)自由地上升和下降。容積式流量計，又稱定排量流量計, 簡稱PD 流量計, 在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分, 根據(jù)測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。容積式流量計按其測量元件分類, 可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。超聲流量計，是通過檢測流體流動對超聲束( 或超聲脈沖) 的作用以測量流量的儀表。超聲流量計和電磁流量計一樣, 因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件, 均屬無阻礙流量計, 是適于解決流量測量困難問題的一類流量計, 特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點, 近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。（2）渦輪流量計的結(jié)構(gòu)與原理渦輪流量計：氣體渦輪流量計是一種速度式流量計，如圖21所示。它是由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成；被測流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進行計數(shù)和顯示，根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動，并沖擊渦輪葉片時，便有kQ = f ，其中：Q 是流經(jīng)變送器的流量（L/s）；f 是電脈沖頻率（Hz）；k 是儀表系數(shù)（次/升）。管道內(nèi)流體的力作用在葉片上，推動渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應原理，在線圈內(nèi)將感應出脈動的電勢信號，此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比，k 是渦輪變送器的重要特性參數(shù)，它是代表每立方米流量有幾個脈沖，或者每升流量有幾個脈沖，不同的儀表有不同的k。渦輪變送器輸出的脈沖信號，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實現(xiàn)流量的測量。根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和累積脈沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。圖26 渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)圖（3）渦輪流量計的特點在各種流量計中渦輪流量計、容積式流量計是可以得到最佳重復性的少數(shù)儀表。二者相比，渦輪流量計又具有自己的特點，如結(jié)構(gòu)簡單、加工零部件少、質(zhì)量輕、維修方便、成本低的特點。渦輪流量計還具有測量準確度高、測量范圍廣、壓力損失小、惰性小、溫度范圍廣及數(shù)字信號輸出等優(yōu)點。像這樣的技術(shù)參數(shù)其他流量計則是難以達到的。因此渦輪流量計在工業(yè)上應用最廣泛，發(fā)展最迅速。除了在石油、化工、電力工業(yè)中用來測量水、油品、燃氣等管流流量及食品工業(yè)中測量牛奶、酒類等流量外，由于其兼有測量準確度高和重復性好的特點，故還可以作為校驗其它流量計的標準表。渦輪流量計雖有很多優(yōu)點，但由于渦輪必須與流體接觸并轉(zhuǎn)動，因此對被測流體的潔凈度要求高。流體的溫度、粘度、密度對儀表指示值也有較大影響。而且由于有轉(zhuǎn)動部件，會帶來軸承的磨損，使儀表的使用年限受到影響。因此，必須注意根據(jù)被測流體的具體情況恰當?shù)倪x擇變送器型式及其附屬設(shè)備，如附加適當?shù)倪^濾器等保護設(shè)備。應該指出，隨著新材料、新工藝的發(fā)展，儀表轉(zhuǎn)動部分的耐磨性、變送器的維修性能和壽命正在不斷提高；隨著對渦輪流量計粘度修正問題研究的不斷深入以及測量線路的完善和微的應用，渦輪流量計可以方便和準確得進行各種參數(shù)的修正，顯示儀表的性能也將更臻完善目前生產(chǎn)的雙渦輪流量計，由于變送器內(nèi)串聯(lián)兩個渦輪，可以互相校核，從而提高了儀表使用的可靠性，受到好評。可以預言，隨著渦輪流量計結(jié)構(gòu)和性能的不斷完善，以及高性價比，它將在各個領(lǐng)域中越來越廣泛的得到應用，在流量測量和標準傳遞中發(fā)揮更大作用。（4）傳感器設(shè)計及信號采集流量信號通過渦輪流量傳感器采集，本設(shè)計應用霍爾效應設(shè)計傳感器。當一塊通有電流的金屬或半導薄片垂直的放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為U=(KIB)/d其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場的磁感應強度，d是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關(guān)系。 圖27 霍爾元件的基本電路根據(jù)霍爾效應原理，如圖34所示，將一塊永久磁鋼固定在轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤隨側(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤下方安裝一個霍爾器件，轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時，霍爾電路通電后，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場的影響，磁體每經(jīng)過霍爾電路一次，霍爾器件輸出脈沖信號，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。在轉(zhuǎn)軸上固定一個葉輪，用流體(氣體、液體)去推動葉輪轉(zhuǎn)動，便可構(gòu)成流量傳感器。我們可確定流量的計算公式為： 累積流量：Q=KM=KD其中，Q為累積流量(L)，K為儀表常數(shù)(L/r)，M為轉(zhuǎn)數(shù)(r)，D為脈沖數(shù)。 瞬時流量：q=Km=Kf其中，q為瞬時流量(L/s)，m為轉(zhuǎn)體角速度(r/s)，f為脈沖頻率(Hz)。圖28 旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設(shè)置 總體電路單片機接口連接1）LED模塊中A,B,C,D,E,F,G，，，。LED上的COM1，COM2，COM3，。2）。3)。圖29電路總圖3 軟件設(shè)計 軟件端口定義1）LED模塊中的端口A,B,C,D,E,F,G，，，。LED上的COM1，COM2，COM3，。2）。3)。軟件端口定義如下所示。表1 LED模塊端口定義數(shù)碼管端口單片機端口ABCDEFGDPCOM1COM2COM3COM4表2 報警電路及流量檢測電路端口定義端口單片機端口報警電路端口流量檢測端口 程序流程系統(tǒng)軟件設(shè)計是該設(shè)計的核心，也是設(shè)計的重點和難點部分?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計的好壞直接影響到該控制系統(tǒng)的控制功能，因此，要想做好本設(shè)計，一個好的系統(tǒng)軟件是關(guān)鍵。本設(shè)計中采用C語言編寫STC12C5A60S2單片機程序，該控制系統(tǒng)的程序主要分為主程序和各種中斷子程序。主程序完成系統(tǒng)的地址分配、系統(tǒng)初始化；各子程序完成相應的各功能。圖31 程序結(jié)構(gòu)圖 主程序及流程圖 圖32 主程序流程圖部分代碼：main(){ EA = 1。 //開總中斷 EX0 = 1。 //開外部中斷0 While(1){AD_val()。 //信號采集，A/D轉(zhuǎn)換LED_display()。 //數(shù)碼管顯示alarm()。 //上下限報警}} 顯示程序及流程圖圖33 顯示程序流程圖部分代碼：void LED_display(uint num){ uchar qian,bai,shi,ge。 qian=num/1000。 //千，百，十，個處理 bai=num/100%10。 shi=num/10%10。 ge=num%10。 報警程序及流程圖圖34 報警程序流程圖Void alarm() //報警程序{if(setValue_low=numamp。amp。setValue_high=num) beep=1。 //在溫度允許范圍內(nèi)，不報警 else beep=beep。} 軟件調(diào)試（1）Keil軟件KeilC51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片